FM-波濤洶湧的量子革命(上)
อาจารย์: 高崇文
2022/01/03~2023/12/31

บทคัดย่อ

隨選隨學!Let's have fun with this MOOC:波濤洶湧的量子革命(上)​!

(本課程隨選隨學,僅提供課程影片,無授課教師與助教參與,也不開放測驗、討論區、與證書等功能。)

量子物理向來以抽象艱深聞名,常令非物理專業的人為之卻步。其實量子物理之所以發展出高度抽象的數學架構,完全是因為科學家在面對無法以熟悉的古典物理來解決的難題時,無所不用其極地探索以後才逐漸產生的。要一探量子物理的奧秘,最佳的途徑乃是循著這些傑出的科學家當年思索的軌跡,自然會有"山窮水盡疑無路,柳暗花明又一村"豁然開朗之感,所以我們嘗試以回顧量子物理的發展,來掌握量子物理的核心概念,並領略到為何二十世紀初的這場知識革命如此地新奇,如此地超乎一般人的想像。

จุดมุ่งหมายรายวิชา

本課程的目標是使學員對量子物理產生興趣,並產生學習量子物理的動機。至少能掌握量子物理的幾個重要的核心概念。並且能以此為基礎,對尖端的物理發展能以這幾個核心概念為基礎有一定程度的瞭解。此外也希望透過對物理發展過程歷史的學習,能對科學社團的運作模式有正確的理解,而不會遭到坊間媒體誇大報導的誤導。

ข้อมูลผู้สอน

高崇文 老師

學歷

美國馬里蘭大學物理博士

經歷

現任:

中原大學教授

中原高能中心主任

交通大學兼任教授

中央大學兼任教授

曾任:

德國法蘭克福大學宏博學者

英國曼徹斯特大學博士後研究員

美國北卡羅來納州立大學博士後研究員

臺灣國家理論中心物理組中心學者

中原大學副教授

ตารางเรียน

單元 1:暗雲密布─邁向量子革命的大道:十九世紀的物理學發展

單元 2:黑體輻射

單元 3:維恩上場

單元 4:石破天驚─普朗克的量子假說

單元 5:奇怪的光量子

單元 6:不可思議的新統計

單元 7:原子結構

單元 8:氫之光譜

單元 9:波爾模型

เนื้อหารายวิชา

二十一世紀知識爆炸的時代,網路上遍布許多古典物理學的知識與資訊,滿滿物理學家的歷史,以及字裡行間充滿枯燥乏味的方程式,如何能用有趣又生活化的方式來瞭解量子物理學,將是本課程的主要的目標。

本課程以量子力學之歷史人物為中心,並將錯綜複雜的量子力學形成的過程以輕鬆講解的方式呈現,適時參雜歷史人物的生活小故事以及與天文學相關知識引起興趣,也讓學習者對於教材內容更為印象深刻。每周課程第三單元內容為當週課程教材於生活中應用之例子,或是有關當週課程主題之趣味故事,期待讓學生能產生興趣進而自行尋找相關資料來學習。

主題順序

主題

學習目標

教學單元影片

1

暗雲密布─邁向量子革命的大道:十九世紀的物理學發展

熟悉電磁學與統計力學的基礎概念

單元1:電磁學的發展(十分鐘)

單元2:熱力學的發展(十分鐘)

單元3:微波的應用(十分鐘)

2

黑體輻射

了解黑體輻射的重要性

以及與電磁學與統計力學的關聯

單元1:什麼是黑體輻射(十分鐘)

單元2:黑體輻射與熱力學(十分鐘)

單元3:宇宙微波背景(十分鐘)

3

維恩上場

熟悉結合電磁學與統計力學的研究手法

單元1:Wien定律(十分鐘)

單元2:Wien分佈(十分鐘)

單元3:如何測量恆星的大小?(十分鐘)

4

石破天驚─普朗克的量子假說

了解普朗克量子論特別是與熵的關聯

單元1:普朗克與黑體輻射(十分鐘)

單元2:普朗克定律(十分鐘)

單元3:普朗克其人其事(十分鐘)

5

奇怪的光量子

了解光量子與量子不同之處

單元1:光電效應(十分鐘)

單元2:光量子理論(十分鐘)

單元3:光電倍增管(十分鐘)

6

不可思議的新統計

熟悉量子統計力學的基礎概念 特別是全同粒子的概念

單元1:波色-愛因斯坦統計(十分鐘)

單元2:解開固體比熱之謎(十分鐘)

單元3:波色愛因斯坦凝結(十分鐘)

7

原子結構

了解電子與原子核被發現的過程

單元1:發現電子(十分鐘)

單元2:發現原子核(十分鐘)

單元3:發現放射性(十分鐘)

8

氫之光譜

了解氫光譜無法以古典物理理解的地方

單元1:氫原子光譜(十分鐘)

單元2:季曼效應(十分鐘)

單元3:如何測量恆星的磁場?(十分鐘)

9

波爾模型

瞭解波爾模型與古典物理的差異

單元1:波爾模型(十分鐘)

單元2:法蘭克赫茲實驗(十分鐘)

單元3:原子核液滴模型(十分鐘)


รูปแบบการเรียนการสอน

「波濤洶湧的量子革命(上)」課程一共九週。每週主題共3個小單元,第1&2單元為主要課程內容,第3單元課程內容偏向當週主題課程之延伸應用的補充單元。每個單元提供一段大約10分鐘左右的視頻。

ระดับคะแนนในรายวิชา

本課程不開放測驗與證書。

ผลการเรียนที่ผ่านเกณฑ์


Course grade pass:100Grade Memo:max grade 100 point

รายวิชาหรือทักษะที่มีก่อนเรียน

學習對象:

對於量子物理科學極有興趣,只需具備高中基礎物理之先備知識即可,適合想要瞭解量子物理學的來龍去脈、卻苦無門路的學習者,是絕佳的入門課程。

先備知識:

對於量子物理科學極有興趣,並具備高中基礎物理為佳。